文偉業(yè), 劉芙蓉, 羅建勛*, 王海峰, 魏新強(qiáng)

1. 成都師范學(xué)院 化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，四川 成都 611130；

2. 四川省林業(yè)科學(xué)研究院，四川 成都 610081；

3. 四川艾朗特生物科技有限公司，四川 樂山 614000

互葉白千層（Melaleuca leucadendronL.）為桃金娘科（Myrtaceae）白千層屬（Melateuca）常綠喬木，原產(chǎn)于澳大利亞昆士蘭東部等地區(qū)[1]，目前我國(guó)福建、廣東、廣西、四川等地通過引種、栽培已具一定規(guī)模[2]?；ト~白千層作為優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)樹種，其新鮮枝葉可提取精油作為天然的抗菌劑，具有消炎抑菌、止痛止癢的功效以及抗菌防霉、抗病毒、激活免疫系統(tǒng)等能力，廣泛應(yīng)用于日用化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域[3-5]，其枝葉濃密、花色獨(dú)特、樹形優(yōu)美是優(yōu)良的觀賞樹種[6]。目前國(guó)內(nèi)學(xué)者主要集中于其精油成分的相關(guān)研究，陳海燕等[7]通過對(duì)互葉白千層提取精油后的水液和廢渣，采用復(fù)蒸工藝提取了水溶性黃酮；劉義軍[8]則探討了不同因子影響對(duì)互葉白千層精油化學(xué)組分的分析研究。國(guó)外學(xué)者主要研究集中其精油抗菌殺蟲的應(yīng)用研究，N. PUVA?A 等[9]研究互葉白千層精油在家禽生產(chǎn)中的抗菌殺蟲效果。

優(yōu)良的苗木是造林成功的基礎(chǔ)，使用劣質(zhì)種苗造林使得林木生產(chǎn)力低下，影響種苗資源培育的成效，造林前對(duì)苗木分級(jí)篩選優(yōu)良苗木顯得尤為重要[10,11]。目前關(guān)于互葉白千層苗木質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)的相關(guān)研究尚未見報(bào)道，苗木分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的制定可為地方互葉白千層育苗標(biāo)準(zhǔn)提供參考，對(duì)苗木生產(chǎn)單位具有指導(dǎo)意義[12,13]。本文采用樣方抽樣調(diào)查、相關(guān)性分析、“±s”法和主成分分析法對(duì)互葉白千層苗木的質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)進(jìn)行劃分，提出人工互葉白千層合格苗木的標(biāo)準(zhǔn)，為互葉白千層苗木分級(jí)和篩選提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于四川省犍為縣羅城鎮(zhèn)七星村苗圃，104°0′36″E，29°22′41″N，海拔480 m；屬于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年最高氣溫38 ℃，年最低氣溫3 ℃，年平均氣溫17.5 ℃，1 月平均氣溫7.5 ℃，7 月平均氣溫26 ℃，年均降水天數(shù)為173 d，年均降雨量為1 128.4 mm；年平均無霜期336.7 d，無霜期長(zhǎng)；土壤以紫色土、山地黃壤為主，pH6.3～6.8，厚度大于40 cm[14,15]，試驗(yàn)地四季分明，早春容易遭遇寒潮侵襲，夏季溫度較高且暴雨頻繁，秋季陰雨天氣較多，冬季降雨量減少日照時(shí)長(zhǎng)縮短。

1.2 研究方法

2019 年4 月中旬剪取互葉白千層枝條進(jìn)行扦插育苗，容器采用無紡布圓柱狀育苗袋，規(guī)格為直徑4.5 cm，高度7.5 cm。經(jīng)3 個(gè)月的培育，于7 月中旬采用對(duì)角線取樣法（選取6 個(gè)20 cm×20 cm 的樣方）對(duì)該苗圃進(jìn)行抽樣調(diào)查，對(duì)互葉白千層苗木的苗高、地徑、冠幅、根系長(zhǎng)度、根系寬度、主根數(shù)量、地上生物量、地下生物量、全株生物量共9 個(gè)質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，其中采用卷尺對(duì)苗高、冠幅、根系長(zhǎng)度、根系寬度進(jìn)行測(cè)量（精確到0.1 cm），用游標(biāo)卡尺對(duì)地徑進(jìn)行測(cè)量（精確到0.01 mm），用電子天平對(duì)地上生物量、地下生物量、全株生物量進(jìn)行測(cè)量（精確到0.1 g）。

1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)確定與分級(jí)

考慮到評(píng)價(jià)指標(biāo)在苗木造林過程中的可操作性，運(yùn)用SPSS19.0 軟件對(duì)互葉白千層的苗高、地徑、根系長(zhǎng)度、主根數(shù)量、全株生物量共5 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，采用“±s”法（其中平均值中：xi表示觀測(cè)值，n表示觀測(cè)值個(gè)數(shù)）對(duì)互葉白千層苗木質(zhì)量進(jìn)行分級(jí)。通過SPSS19.0 軟件計(jì)算出試驗(yàn)苗圃苗木各評(píng)價(jià)指標(biāo)的平均值 xˉ和標(biāo)準(zhǔn)差s，各評(píng)價(jià)指標(biāo)的平均值 xˉ為 Ⅱ級(jí)苗木代表值，大于xˉ+s劃分為Ⅰ級(jí)苗木，小于xˉ-s劃分為Ⅲ級(jí)苗木，±s/2 是劃分Ⅱ級(jí)苗木與Ⅰ、Ⅲ級(jí)苗木的界線[16]，綜合主成分分析，相關(guān)性分析和“±s”法對(duì)互葉白千層苗木分級(jí)。

2 結(jié)果分析

2.1 苗木質(zhì)量

9 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差如圖1 所示，結(jié)果表明：互葉白千層苗木質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差較大，體現(xiàn)了苗木個(gè)體間的遺傳變異以及培育的微環(huán)境[6]，導(dǎo)致苗木生長(zhǎng)速度具有差異的現(xiàn)象無法避免，所以在造林前對(duì)互葉白千層苗木質(zhì)量分級(jí)顯得極其重要。

2.2 相關(guān)性分析

由表1 可知，苗高和地徑間存在極顯著正相關(guān)（r=0.72，P＜0.01）；冠幅和地上生物量間存在極顯著正相關(guān)（r=0.57，P＜0.01），冠幅和全株生物量間存在極顯著正相關(guān)（r=0.57，P＜0.01）；根系長(zhǎng)度和根系寬度間存在極顯著正相關(guān)（r=0.47，P＜0.01）；地上生物量和地下生物量間存在極顯著正相關(guān)（r=0.48，P＜0.01），地上生物量和全株生物量間存在極顯著正相關(guān)（r=1.00，P＜0.01）；地下生物量和全株生物量間存在極顯著正相關(guān)（r=0.48，P＜0.01），苗木各質(zhì)量指標(biāo)之間存在一定的相關(guān)性，在對(duì)苗木質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，使用過多的變量構(gòu)建評(píng)價(jià)模型存在困難，但用較少的變量去解釋原始數(shù)據(jù)中的變異會(huì)損失很多的信息。

圖 1 互葉白千層3 個(gè)月的苗木質(zhì)量Fig. 1 3-month-old seedling quality of Melaleuca leucadendron L.

2.3 主成分分析

主成分分析對(duì)多個(gè)變量進(jìn)行線性變換，以篩選出較少個(gè)數(shù)重要變量對(duì)綜合指標(biāo)進(jìn)行解釋，其中綜合指標(biāo)即主成分。在分析實(shí)際問題時(shí)，高維度特征向量及各維特征向量間具有一定的相關(guān)性，必定增加求解問題的難度。主成分分析基于降維思想通過特殊矩陣將數(shù)據(jù)從高維空間映射到低維空間，并使低維空間中各維分量的方差最大，且各維分量互不相關(guān)，使原始數(shù)據(jù)不減少的同時(shí)達(dá)到減少變量的目的[17-19]。

考慮到評(píng)價(jià)指標(biāo)在苗木造林過程中的可操作性，選擇苗高、地徑、根系長(zhǎng)度、主根數(shù)量、全株生物量共5 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析。其中，第一主成分、第二主成分、第三主成分累計(jì)解釋了總變異的85.98%且特征值＞0.9（見表2），可以對(duì)互葉白千層苗木質(zhì)量作良好的解釋，從表2 中可以看出，第一主成分對(duì)苗高、地徑、全株生物量具有較高的載荷量，能夠反映苗木植株內(nèi)養(yǎng)分狀況的綜合指標(biāo)；第二主成分對(duì)主根數(shù)量具有較高的載荷量，能夠反映苗木團(tuán)根質(zhì)量的綜合指標(biāo)；第三主成分對(duì)根系長(zhǎng)度具有較高的載荷量，能夠反映苗木根系狀況[20]。其中第一主成分解釋了總變異的41.29%，因此評(píng)價(jià)互葉白千層苗木的質(zhì)量應(yīng)以苗木的苗高、地徑、全株生物量作為表型指標(biāo)，結(jié)合主根數(shù)量，并輔以根系長(zhǎng)度作為輔助參考綜合評(píng)價(jià)[21]。

綜上所述，最終確定互葉白千層扦插苗苗木質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)模型如下：

式中：Y為互葉白千層苗木質(zhì)量評(píng)價(jià)的綜合得分；Y1為以地徑、苗高、全株生以物量作為主要指標(biāo)的得分；Y2為以主根數(shù)量作為重要指標(biāo)的得分；Y3為根系長(zhǎng)度作為輔助指標(biāo)的得分。

表 1 互葉白千層苗木各質(zhì)量指標(biāo)相關(guān)關(guān)系Tab. 1 Correlation results of quality indexes of Melaleuca leucadendron. seedlings

表 2 互葉白千層苗木主成分分析結(jié)果Tab. 2 Principal component analysis results of Melaleuca leucadendron. seedlings

2.4 互葉白千層苗木分級(jí)

在實(shí)際生產(chǎn)中，考慮到測(cè)量互葉白千層扦插苗木全株生物量及地下評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)苗木根系損傷較大，故選擇苗高、地徑作為評(píng)價(jià)苗木質(zhì)量為宜。

苗高平均值為14.57 cm、標(biāo)準(zhǔn)差為3.09 cm，地徑平均值為1.67 mm、標(biāo)準(zhǔn)差為0.31 mm（見表3）。采用“±s”法對(duì)互葉白千層苗木質(zhì)量指標(biāo)分級(jí)，互葉白千層苗木苗高＞17.66 cm，地徑＞1.98 mm 為Ⅰ級(jí)苗；苗高為11.48～17.66 cm，地徑為1.36～1.98 mm劃分為Ⅱ級(jí)苗木；苗高＜11.48 cm，地徑＜1.36 mm 為Ⅲ級(jí)苗。

整理后的各級(jí)苗木分為3 個(gè)等級(jí)，不同苗高、地徑的苗木等級(jí)比例見表4，其中苗高Ⅰ級(jí)苗占總調(diào)查苗數(shù)的16.67%，苗高Ⅱ級(jí)苗占66.66%，苗高Ⅲ級(jí)苗占16.67%；地徑Ⅰ級(jí)苗占總調(diào)查苗數(shù)的13.33%，地徑Ⅱ級(jí)苗占73.34%，地徑Ⅲ級(jí)苗占13.33%。在實(shí)地造林中，通常采用Ⅰ、Ⅱ級(jí)苗作為合格苗進(jìn)行造林，則互葉白千層扦插苗圃80%左右的互葉白千層苗木為合格苗。

表 3 互葉白千層苗木分級(jí)指標(biāo)調(diào)查Tab. 3 Investigation on classification Indexes of Melaleuca alternifolia Seedlings

3 結(jié)論與討論

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定

為保證互葉白千層造林成活率較高，需要及時(shí)對(duì)造林苗木進(jìn)行分級(jí)，本文采用樣方抽樣調(diào)查、相關(guān)性分析和主成分分析法對(duì)互葉白千層進(jìn)行苗木質(zhì)量評(píng)價(jià)和指標(biāo)等級(jí)劃分，共選擇9 個(gè)指標(biāo)對(duì)苗木進(jìn)行調(diào)查，通過對(duì)其中苗高、地徑、根系長(zhǎng)度、主根數(shù)量、全株生物量共5 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果表明第一主成分解釋了總變異的41.29%，第二、第三主成分分別解釋總變異的25.44%、19.25%，故選擇苗高、地徑、全株生物量作為表型指標(biāo)，結(jié)合主根數(shù)量，并輔以根系長(zhǎng)度作為輔助參考綜合評(píng)價(jià)，苗高、地徑評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)苗木質(zhì)量具有代表性且測(cè)量時(shí)對(duì)苗木影響較小。羅明道等[22]在交趾黃檀苗木分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)確定中采用“±s”法與逐步聚類法，得到兩種分類結(jié)果十分相近，表明了“±s”法的科學(xué)性，而且該方法更適合實(shí)際生產(chǎn)操作。通過總結(jié)交趾黃檀，杉木[17]，米老排[12]，楨楠[23]等苗木分級(jí)研究，發(fā)現(xiàn)均選擇苗高、地徑作為分級(jí)指標(biāo)，在互葉白千層苗木分級(jí)過程中選擇苗高和地徑為分級(jí)指標(biāo)，表明其苗木的直觀形態(tài)指標(biāo)更具代表苗木質(zhì)量的屬性，進(jìn)一步論證了結(jié)論的可靠性。

表 4 互葉白千層不同苗高和地徑的苗木等級(jí)比例Tab. 4 Proportion of Melaleuca leucadendron. with different seedling height and ground diameter

3.2 苗木分級(jí)與實(shí)際應(yīng)用

互葉白千層苗木苗高＞17.66 cm，地徑＞1.98 mm為Ⅰ級(jí)苗；苗高為11.48～17.66 cm，地徑為1.36～1.98 mm 劃分為Ⅱ級(jí)苗木；苗高＜11.48 cm，地徑＜1.36 mm 為Ⅲ級(jí)苗。其中Ⅰ、Ⅱ級(jí)苗為合格苗木可直接用于造林。由于苗木的個(gè)體差異，部分苗木的苗高和地徑兩項(xiàng)指標(biāo)會(huì)出現(xiàn)未同時(shí)達(dá)標(biāo)的情況，若其中有一個(gè)指標(biāo)未達(dá)到分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，則該苗木級(jí)別需下降1 級(jí)。Ⅲ級(jí)苗為不合格苗木且用于造林會(huì)影響苗木的成活率，可待留床培育至合格苗后再出圃造林。本文對(duì)四川地區(qū)引種栽培的互葉白千層扦插苗進(jìn)行苗木分級(jí)，可為該樹種的苗木選擇和推廣栽培提供一定的數(shù)據(jù)支撐和參考依據(jù)。